“Al unir una molécula que contiene nitrógeno a los MOF, nuestros colegas demostraron que podían capturar estas moléculas radiactivas de manera muy eficiente, "Dijo el Dr. Kui Tan, un científico investigador de UT Dallas. Crédito:Universidad de Texas en Dallas
En un estudio que utilizó marcos metalorgánicos (MOF) para atrapar moléculas radiactivas, Los científicos de UT Dallas ayudaron a determinar cómo ocurrió la unión y por qué la capacidad de captura de yodo era tan alta. Este portamuestras permite medir el yodo capturado en el polvo de MOF.
Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas están investigando la efectividad de una "esponja" a nanoescala que podría ayudar a filtrar partículas radiactivas peligrosas de los desechos nucleares.
La captura efectiva de estos subproductos de la energía nuclear aumentaría drásticamente los esfuerzos de reciclaje y mejoraría el almacenamiento seguro de materiales radiactivos. dijo el Dr. Yves Chabal, jefe del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingeniería e Informática Erik Jonsson.
Los investigadores utilizaron diminutos marcos metalorgánicos, o MOF, para atrapar moléculas radiactivas. Están compuestos por centros de iones metálicos y moléculas orgánicas que unen partes de la estructura. Esto crea un andamio microscópico, o trampa, que puede capturar gases específicos y otras moléculas. El trabajo actual se centró en probar la capacidad de adsorción de MOF específicos para eliminar el yodo radiactivo de manera más eficiente.
Si bien se han utilizado materiales porosos para capturar moléculas radiactivas, la capacidad de los adsorbentes existentes sigue siendo insuficiente. La adsorción es el proceso mediante el cual una fina capa de moléculas se adhiere a las superficies de cuerpos sólidos o líquidos; en este caso, las superficies internas de los MOF.
"En una barra de combustible radiactivo gastado, hay varios elementos que se descomponen a diferentes velocidades. El yodo radiactivo es uno de los principales subproductos, "dijo el Dr. Kui Tan, un científico investigador de UT Dallas y uno de los autores del estudio publicado recientemente en la revista Comunicaciones de la naturaleza . "Al unir una molécula que contiene nitrógeno a los MOF, nuestros colegas demostraron que podían capturar estas moléculas radiactivas de manera muy eficiente ".
Este polvo de MOF se puede fabricar de forma más económica que las versiones anteriores porque incorpora nitrógeno, el elemento más común en la atmósfera de la Tierra. Crédito:Universidad de Texas en Dallas
La energía nuclear representa aproximadamente el 11 por ciento de la electricidad mundial, y los investigadores están examinando métodos más eficientes y menos costosos para capturar yodo radiactivo y otros subproductos comunes de los reactores. Algunos MOF imbuidos de plata funcionan bien a altas temperaturas, pero son caras y difíciles de reciclar.
"La profesora Jing Li y su equipo de la Universidad de Rutgers diseñaron y sintetizaron las trampas moleculares MOF, "Tan dijo." Demostraron que los MOF se pueden funcionalizar mediante la adición de moléculas que contienen nitrógeno para formar enlaces químicos fuertes con yoduros orgánicos, atrapándolos así en los poros. Pero necesitaban ayuda para comprender completamente el mecanismo vinculante. Aquí es donde entró nuestro equipo y el equipo de Wake Forest ".
Usando espectroscopía para determinar la interacción del yodo molecular y el yoduro orgánico dentro de la red funcionalizada, Tan y sus colegas descubrieron cómo se produjo la unión y por qué la capacidad de captura de yodo era tan alta.
Si bien el equipo de Rutgers descubrió que las trampas moleculares capturaron más del 340 por ciento más de material radiactivo que los adsorbentes industriales actuales, los equipos de UT Dallas y Wake Forest determinaron por qué y cómo, lo que aumenta enormemente el impacto del trabajo. Con este conocimiento, Existe una base para considerar otros materiales y moléculas para una amplia gama de aplicaciones.
"La síntesis de estos MOF es escalable, y tienen el potencial de producirse a escala industrial, ", Dijo Tan." Realmente entendemos mejor cómo funcionan estos procesos, y esperamos que abra la posibilidad de encontrar nuevas aplicaciones ".
Tanto Chabal como Tan notaron que la colaboración entre Rutgers, UT Dallas y Wake Forest University fueron cruciales para encontrar este nuevo método potencial para atrapar materiales radiactivos. Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita, y la Universidad de Jilin en China también contribuyeron al estudio.
